(57)【要約】【課題】ボイラの燃焼形式の違いに影響されずに、良好な燃焼性を確保して、ＮＯｘ、ＣＯ、煤塵の発生を効果的に抑制することができるバーナを提供すること。【解決手段】燃料噴霧ノズル１０と、内筒部材１１と、外筒部材１２と、この外筒部材１２の端面から延出して複数設けられた空気ノズル１３と、空気ノズル１３の先端部に設けられた主空気噴流口１４と、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａよりも燃焼室側に設置された環状部材２０とを備えたバーナ１であって、環状部材２０を、噴霧角で規定される噴霧燃料の外周縁が環状部材の内周面から外れない範囲に設けた。これにより、火炎形状や燃焼排ガスの流れ等が安定化されるため、ボイラの燃焼形式の違いによる影響を受けず、燃焼性を良好にすることができ、ＣＯや煤塵の発生を抑制することができる。【選択図】  図１
2005061644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラにおける燃焼室の一方側の端部に設置されるバーナであって、
前記燃焼室の一方側から他方側に向かう軸線を中心として広がる所定の噴霧角で燃料を噴霧する燃料噴霧ノズルと、
この燃料噴霧ノズルの先端側を収容するとともに、前記燃焼室に向かって開口した内筒部材と、
この内筒部材の外周側に配置された外筒部材と、
この外筒部材の燃焼室側端面から前記燃焼室の他方側に延出し、前記燃焼室側端面の周方向に間隔を空けて複数設けられた空気ノズルと、
この空気ノズルの先端部に設けられ、前記外筒部材の内部を介して供給される燃焼空気を前記燃焼室に向かって吹き出す主空気噴流口と、
前記燃料噴霧ノズルの噴霧口および前記外筒部材の前記燃焼室側端面よりも前記燃焼室の他方側に設置され、かつ前記軸線を中心とした円筒状の環状部材とを備え、
前記環状部材は、前記噴霧角で規定される噴霧燃料の外周縁が当該環状部材の内周面から外れない範囲に設けられることを特徴とするバーナ。
【請求項２】
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記環状部材の前記燃料噴霧ノズル側の端縁は、前記噴霧燃料の外周縁と当該環状部材の内周面とが交差する交差位置に対して、前記燃焼室の一方側から他方側に向かう軸線に沿った当該環状部材の長さ寸法の１／４だけ前記燃料噴霧ノズル側に位置することを特徴とするバーナ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバーナにおいて、
前記環状部材の前記燃料噴霧ノズルと反対側の端縁は、前記噴霧燃料の外周縁と当該環状部材の内周面とが交差する交差位置に対して、前記燃焼室の一方側から他方側に向かう軸線に沿った当該環状部材の長さ寸法の１／４だけ前記燃料噴霧ノズルと反対側に位置することを特徴とするバーナ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のバーナにおいて、前記環状部材の外径寸法は、前記外筒部材の外径寸法と略同一とされていることを特徴とするバーナ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のバーナにおいて、前記内筒部材の内部は、小穴を介して燃焼空気の一部が流入可能に設けられ、この小穴の総開口面積をＳ１、前記外筒部材の主空気噴流口の総開口面積をＳ２とした時、Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）は、０．３以下であることを特徴とするバーナ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のバーナにおいて、前記ボイラは、缶体と、この缶体内部に設けられた前記燃焼室、この燃焼室を囲んで配列された複数の水管からなる水管列とを備え、
前記水管列は、前記燃焼室を囲む略同心円状に二重に配列され、これらの内側および外側の水管列間にガス通路が形成されており、
前記内側水管列における周方向の一部には、前記燃焼室と前記ガス通路とを連通させる第１排気口が設けられ、
前記外側水管列における前記第１排気口に対して前記燃焼室を挟んだ反対側には、前記ガス通路と排気用の煙道とを連通させる第２排気口が設けられ、
前記燃料噴霧ノズルから噴霧された燃料は、前記主空気噴流口からの燃焼空気と混合して前記燃焼室内で燃焼し、燃焼した後の燃焼ガスは、前記第１排気口から前記ガス通路に流入し、当該ガス通路内において前記水管列で冷却された後、前記第２排気口から前記煙道に排気されることを特徴とするバーナ。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のバーナにおいて、前記ボイラは、缶体と、この缶体内部に設けられた前記燃焼室、この燃焼室の一方側から他方側に向かって延設されたガス通路、およびガス通路に沿って設けられた水管とを備え、
前記燃焼室の一方側には、当該燃焼室と前記ガス通路を連通させる排気口が設けられ、前記ガス通路の他方側は排気用の煙道に連通され、
前記燃料噴霧ノズルから噴霧された燃料は、前記主空気噴流口からの燃焼空気と混合して前記燃焼室内で燃焼し、燃焼した後の燃焼ガスは、当該燃焼室の他方側から一方側に反転し、前記排気口から前記ガス通路に流入し、当該ガス通路内において前記水管で冷却された後、前記煙道に排気されることを特徴とするバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナに係り、主として小型のボイラに使用される油焚き式のバーナ（油バーナ）に関する。
【０００２】
【背景技術】
燃焼によって生じるＮＯｘに対する排出規制は年々厳しくなっており、ＮＯｘ低減の技術開発が盛んである。燃焼時に生じるＮＯｘとしては、フューエルＮＯｘ、プロンプトＮＯｘ、およびサーマルＮＯｘがある。中でもサーマルＮＯｘは、燃焼空気中のＮ２成分が高温雰囲気中で酸化して生成され、温度依存が高く、燃焼温度が高くなるほど、生成量は急激に増大する。
従って、サーマルＮＯｘは、燃焼に空気を使用する限り必ず生成され、燃料が特に灯油や窒素分の少ないＡ重油である場合には、排出されるＮＯｘの大半がサーマルＮＯｘといわれ、数多くの低減方法が提案されている。
これらの多くの低減方法の中で、主なＮＯｘ抑制燃焼技術としては、（Ａ）分割火炎燃焼方式、（Ｂ）排ガス再循環燃焼方式、（Ｃ）多段燃焼方式、（Ｄ）水混合燃焼方式などが知られている。
【０００３】
しかし、（Ａ）分割火炎燃焼方式のバーナでは、火炎の分割が不十分となり易く、ＮＯｘの低減には限界があり、昨今の厳しいＮＯｘ規制に対応するには更なる技術開発が必要になっている。
また、分割火炎燃焼方式には、複数の主空気噴流口を設けるタイプと、油ノズルを複数個設けるタイプとがあるが、特に後者のタイプのバーナは、大型の油バーナやガスバーナでは比較的容易に分割火炎を形成できるが、バーナ火炎口（外筒部材の径寸法）の小さいバーナでは、分割火炎の形成に難点があるうえ、複数個の油ノズルが必要であり、コストが高くなる。
【０００４】
（Ｂ）排ガス再循環燃焼方式のバーナは、排ガス（燃焼ガス）の一部を燃焼空気に再循環させ、酸素分圧を下げることで低ＮＯｘ化を図るものであり、強制排ガス再循環法と自己排ガス再循環法とに大別される。
しかし、強制排ガス再循環法は、排ガスの一部を再循環するのに、再循環用ダクトとブロアーとが必要であり、小型ボイラへの適用はコスト面で問題となる。
これに対して自己排ガス再循環法は、バーナの構造等に工夫を加え、燃焼空気の噴流に周囲の気体が吸引される現象を用いて、燃焼空気流および燃料流に排ガスを混合させて排ガス再循環の効果を持たせることを特徴としており、排ガスを強制的に再循環させることがないため、コスト面でのメリットがあるが、排ガスの再循環量が十分ではなく、ＮＯｘ低減にはやはり限界がある。
【０００５】
（Ｃ）多段燃焼方式のバーナは、燃料あるいは燃焼空気を空気比の異なる２段もしくはそれよりも多くの段数に分割して濃淡燃焼させることを特徴とし、火炎温度の低下あるいは酸素濃度の低下によって低ＮＯｘ化を図るものである。
しかし、この燃焼方式においても、多段で燃焼させるために、バーナの構造が複雑になるという問題がある。
【０００６】
（Ｄ）水混合燃焼方式は、予め燃料中に水を混合させるか、あるいは燃焼室に水を吹き込んで火炎温度を下げることにより、低ＮＯｘ化を図るものである。
しかし、この方式では、水の吹き込みによりバーナを構成する筒部材等に腐食が生じるおそれがあるとともに、ボイラ効率も低下する。さらに、ポンプ等の水供給装置が別途必要となるので、コストアップにつながる。
【０００７】
以上に述べたように、各方式には一長一短があり、ＮＯｘが確実に減少するバーナを安価に製作することは難しかった。これに対して、本出願人が先に開発したバーナ（特許文献１参照）によれば、安価な構造で、かつＮＯｘを確実に低減できる低ＮＯｘバーナが実現されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２５４９１３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低ＮＯｘバーナを燃焼形式が異なるボイラに適用した際には、火炎形状、燃焼排ガスの流れ等により燃焼性が変わるため、そのままでは十分な性能が示されない場合がある。すなわち、ボイラの燃焼形式によっては、燃焼性が悪化し、ＣＯや煤塵の発生を効果的に抑制できない可能性がある。このため、燃焼形式が異なるボイラであっても、良好な燃焼性が確保でき、ＮＯｘ、ＣＯ、煤塵の発生を確実に抑制できるバーナの開発が望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、ボイラの燃焼形式の違いに影響されずに、良好な燃焼性を確保して、ＮＯｘ、ＣＯ、煤塵の発生を効果的に抑制することができるバーナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のバーナは、ボイラにおける燃焼室の一方側の端部に設置されるバーナであって、前記燃焼室の一方側から他方側に向かう軸線を中心として広がる所定の噴霧角で燃料を噴霧する燃料噴霧ノズルと、この燃料噴霧ノズルの先端側を収容するとともに、前記燃焼室に向かって開口した内筒部材と、この内筒部材の外周側に配置された外筒部材と、この外筒部材の燃焼室側端面から前記燃焼室の他方側に延出し、前記燃焼室側端面の周方向に間隔を空けて複数設けられた空気ノズルと、この空気ノズルの先端部に設けられ、前記外筒部材の内部を介して供給される燃焼空気を前記燃焼室に向かって吹き出す主空気噴流口と、前記燃料噴霧ノズルの噴霧口および前記外筒部材の前記燃焼室側端面よりも前記燃焼室の他方側に設置され、かつ前記軸線を中心とした円筒状の環状部材とを備え、前記環状部材は、前記噴霧角で規定される噴霧燃料の外周縁が当該環状部材の内周面から外れない範囲に設けられることを特徴とする。
【００１２】
ここで、噴霧角で規定される噴霧燃料の外周縁が環状部材の内周面から外れない範囲とは、燃焼室の一方側から他方側に向かう軸線に沿った方向に関する環状部材の設置範囲であって、噴霧燃料の外周縁と環状部材の内周面とが交差する交差位置に対して、環状部材の燃料噴霧ノズル側端縁が燃焼室の一方側に位置し、環状部材の燃料噴霧ノズルの反対側端縁が燃焼室の他方側に位置する範囲を意味する。
【００１３】
このような構成では、主空気噴流口を複数設けることで火炎分割が行える。また、主空気噴流口を燃焼室の他方側に延出した空気ノズルに設けるので、この隣接する空気ノズル間の隙間を利用して排ガスが効率よく循環する。これらのことにより、分割火炎燃焼、排ガス再循環燃焼の効果が得られ、ＮＯｘが確実に減少する。
また、噴霧燃料の外周縁が環状部材の内周面から外れない範囲に環状部材を設けたことで、火炎形状や燃焼排ガスの流れ等が安定化されるため、ボイラの燃焼形式の違いによる影響を受けず、燃焼性を良好にすることができ、ＣＯや煤塵の発生を抑制することができる。
従って、低ＮＯｘ化とともに、良好な燃焼性による低ＣＯ化、および低煤塵化を達成することができる。
この際、ボイラの燃焼形式としては、燃焼室の他方側（バーナの反対側）に燃焼後の排ガスを排気する排気口が設けられた順流燃焼形式でもよく、また燃焼室の側方や一方側（バーナ側）に排気口が設けられた燃焼形式（例えば、ωフロー形式や反転燃焼形式等）でもよい。特に、ωフロー形式や反転燃焼形式のボイラの場合には、噴霧燃料のうちの外周縁の燃料が未燃焼のまま排気口から排出されて燃焼性が悪化する傾向にあるが、本発明のバーナを適用することで、環状部材によって未燃焼燃料の排出を防止することができ、良好な燃焼性を確保して低ＣＯ化、低煤塵化を図ることができる。
【００１４】
請求項２のバーナは、請求項１に記載のバーナにおいて、前記環状部材の前記燃料噴霧ノズル側の端縁は、前記噴霧燃料の外周縁と当該環状部材の内周面とが交差する交差位置に対して、前記燃焼室の一方側から他方側に向かう軸線に沿った当該環状部材の長さ寸法の１／４だけ前記燃料噴霧ノズル側に位置することを特徴とする。
このような構成では、環状部材の燃料噴霧ノズル側端縁よりも、環状部材の長さ寸法の１／４だけ中央寄りに噴霧燃料の外周縁が交差するので、火炎形状や燃焼排ガスの流れ等がより一層安定化されるため、燃焼性をさらに良好にすることができ、ＣＯや煤塵の発生を抑制することができる。
【００１５】
請求項３のバーナは、請求項１または請求項２に記載のバーナにおいて、前記環状部材の前記燃料噴霧ノズルと反対側の端縁は、前記噴霧燃料の外周縁と当該環状部材の内周面とが交差する交差位置に対して、前記燃焼室の一方側から他方側に向かう軸線に沿った当該環状部材の長さ寸法の１／４だけ前記燃料噴霧ノズルと反対側に位置することを特徴とする。
このような構成では、環状部材の燃料噴霧ノズルの反対側端縁よりも、環状部材の長さ寸法の１／４だけ中央寄りに噴霧燃料の外周縁が交差するので、火炎形状や燃焼排ガスの流れ等がより一層安定化されるため、燃焼性をさらに良好にすることができ、ＣＯや煤塵の発生を抑制することができる。
【００１６】
請求項４のバーナは、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバーナにおいて、前記環状部材の外径寸法は、前記外筒部材の外径寸法と略同一とされていることを特徴とする。
このような構成では、環状部材を取り付けた状態のバーナを、燃焼室の一方側から挿入してボイラに装着することができるので、バーナの装着または取り外し作業を容易に実施することができる。すなわち、環状部材の外径寸法が外筒部材の外径寸法よりも大幅に小さい場合には、前述したような燃焼性の良好化の度合いが小さく、低ＣＯ化や低煤塵化を十分に図ることができない。また、環状部材の外径寸法が外筒部材の外径寸法よりも大幅に大きい場合には、燃焼室の一方側に設けられるバーナ装着孔に環状部材を挿入することができず、バーナおよび環状部材の装着または取り外し作業に多大な手間を要する。これに対して、環状部材の外径寸法を外筒部材の外径寸法と略同一にしたことで、バーナの装着または取り外し作業が容易になるとともに、良好な燃焼性を確保することができる。
【００１７】
請求項５のバーナは、請求項１から請求項４のいずれかに記載のバーナにおいて、前記内筒部材の内部は、小穴を介して燃焼空気の一部が流入可能に設けられ、この小穴の総開口面積をＳ１、前記外筒部材の主空気噴流口の総開口面積をＳ２とした時、Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）は、０．３以下であることを特徴とする。
【００１８】
このような構成では、小穴と主空気噴流口との総開口面積Ｓ１，Ｓ２による比を所定数以下にし、内筒部材の先端側に設けられる副空気噴流口から噴流する燃焼空気の量を確実に抑えることにより、外筒部材の中央側の空気比が外側の空気比よりも小さくなって２段燃焼効果が得られ、副空気噴流口からより離れた位置で保炎するようになる。これにより、２段燃焼効果が得られ、ＮＯｘの発生をさらに減少させることができる。
ここで、内筒部材に設けた小穴と主空気噴流口との総開口面積Ｓ１，Ｓ２による比が０．３を越えると、火炎が副空気噴流口近傍に張り付いた状態で燃焼し易くなってＮＯｘの生成量が多くなる。特に、燃料がＡ重油である場合には、バーナで用いられる一般的な空気比の範囲において、例えば８０ｐｐｍのＮＯｘ排出値を下回ることができない可能性がある。
【００１９】
請求項６のバーナは、請求項１から請求項５のいずれかに記載のバーナにおいて、前記ボイラは、缶体と、この缶体内部に設けられた前記燃焼室、この燃焼室を囲んで配列された複数の水管からなる水管列とを備え、前記水管列は、前記燃焼室を囲む略同心円状に二重に配列され、これらの内側および外側の水管列間にガス通路が形成されており、前記内側水管列における周方向の一部には、前記燃焼室と前記ガス通路とを連通させる第１排気口が設けられ、前記外側水管列における前記第１排気口に対して前記燃焼室を挟んだ反対側には、前記ガス通路と排気用の煙道とを連通させる第２排気口が設けられ、前記燃料噴霧ノズルから噴霧された燃料は、前記主空気噴流口からの燃焼空気と混合して前記燃焼室内で燃焼し、燃焼した後の燃焼ガスは、前記第１排気口から前記ガス通路に流入し、当該ガス通路内において前記水管列で冷却された後、前記第２排気口から前記煙道に排気されることを特徴とする。
【００２０】
このような構成では、缶体、燃焼室、二重の水管列、および水管列間に設けられたガス通路を備えた、いわゆるωフロー形式のボイラに前記バーナを適用した場合において、上述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
すなわち、ωフロー形式のボイラにおいては、噴霧燃料のうちの外周縁の燃料が未燃焼のまま燃焼室側方の第１排気口から排出されやすい。このようなωフロー形式のボイラに本発明のバーナを適用することで、環状部材によって未燃焼燃料が排出されるのを防止することができ、良好な燃焼性を確保して低ＣＯ化、低煤塵化を図ることができる。
【００２１】
請求項７のバーナは、請求項１から請求項５のいずれかに記載のバーナにおいて、前記ボイラは、缶体と、この缶体内部に設けられた前記燃焼室、この燃焼室の一方側から他方側に向かって延設されたガス通路、およびガス通路に沿って設けられた水管とを備え、前記燃焼室の一方側には、当該燃焼室と前記ガス通路を連通させる排気口が設けられ、前記ガス通路の他方側は排気用の煙道に連通され、前記燃料噴霧ノズルから噴霧された燃料は、前記主空気噴流口からの燃焼空気と混合して前記燃焼室内で燃焼し、燃焼した後の燃焼ガスは、当該燃焼室の他方側から一方側に反転し、前記排気口から前記ガス通路に流入し、当該ガス通路内において前記水管で冷却された後、前記煙道に排気されることを特徴とする。
【００２２】
このような構成では、缶体、燃焼室、ガス通路、ガス通路に沿って設けられた水管、および燃焼室の一方側に設けられ燃焼室とガス通路を連通させる排気口を備えた、いわゆる反転燃焼形式のボイラに前記バーナを適用した場合において、上述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
すなわち、反転燃焼形式のボイラ等においては、噴霧燃料のうちの外周縁の燃料が未燃焼のまま燃焼室の一方側の排気口から排出されやすい。このような反転燃焼形式のボイラ等に本発明のバーナを適用することで、環状部材によって未燃焼燃料が排出されるのを防止することができ、良好な燃焼性を確保して低ＣＯ化、低煤塵化を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において、既説した同一部材には同一符号を付すことにし、それらの重複する説明を避けるために、その説明を省略または簡略化する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るバーナ１を示す断面図、および正面図である。すなわち、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＸ１ーＸ１線で示す矢視図である。
図１において、バーナ１は、燃焼空気供給用の図示しないファンにウインドボックスＡを介して取り付けられるものであって、当該ウインドボックスＡ側からボイラの燃焼室側（図１（Ａ）中の右側）に延びる燃料噴霧ノズル１０の先端側を収容した内筒部材１１と、内筒部材１１の外周側の外筒部材１２と、外筒部材１２の端面１２Ａよりも燃焼室側に設置された環状部材としての燃焼コーン２０とを備えている。
【００２５】
外筒部材１２の端面１２Ａには、当該端面１２Ａの外周側に沿って複数（本実施形態では３本）の筒状の空気ノズル１３が設けられている。この空気ノズル１３は、内外筒部材１１，１２の軸線（図１（Ａ）中の一点鎖線）に平行に燃焼室側に延出しており、その中空部分で外筒部材１２内と燃焼室内とを連通させている。そして、空気ノズル１３の先端部分（ボイラの燃焼室側）には、開口が設けられており、この開口部分が主空気噴流口１４とされている。この主空気噴流口１４は、外筒部材１２の端面１２Ａよりもボイラの燃焼室側に位置しており、外筒部材１２の内部を介して供給される燃焼空気が主空気噴流口１４から燃焼室に向かって吹き出されるようになっている。
【００２６】
このような外筒部材１２を用いたバーナ１は、主空気噴流口１４が空気ノズル１３の数に応じて周方向の３箇所に設けられているため、分割火炎燃焼方式の構造を有する。
また、主空気噴流口１４の下流近傍で燃焼が生じるが、燃焼時の排ガスは、隣接する空気ノズル１３の間を通り、燃焼によって最も負圧になる中央側へと入り込んで戻る（排ガス再循環）。このため、バーナ１は、排ガス再循環燃焼方式（自己排ガス再循環法）の構造も有する。
【００２７】
内筒部材１１の燃焼室側端面における燃料噴霧ノズル１０の前方には、副空気噴流口１５が穿設されている。
また、内筒部材１１の周面において、ウインドボックスＡ寄りには複数の小穴１６が穿設されており、これら複数の小穴１６の総開口面積をＳ１、外筒部材１２の主空気噴流口１４の総開口面積をＳ２とした時、Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）は、０．３以下、好ましくは０．２以下、より好ましくは０．１以下に設定されている。すなわち、総開口面積Ｓ１，Ｓ２による比を０．３以下に設定することで、副空気噴流口１５から噴流する燃焼空気の量を抑え、これによってバーナ１では、外筒部材１２の中央側の空気比を外周側の空気比よりも小さくし、いわゆる２段燃焼の効果が得られるようになっている。
この場合、本実施形態での主空気噴流口１４での燃焼空気の流速が２０〜４０ｍ／ｓｅｃであるのに対し、副空気噴流口１５からの燃焼空気の流速は１０〜２０ｍ／ｓｅｃ以下となる。
総開口面積Ｓ１，Ｓ２による比を０．３を越えて設定すると、２段燃焼の効果が得られず、火炎が保炎板に張り付いた状態で燃焼し易くなり、ＮＯｘの生成量が多くなる。
【００２８】
燃焼コーン２０は、外筒部材１２の外径寸法と略同一の外径寸法を有しており、外筒部材１２に図示しない係合部材により一体に取り付けられている。また、燃焼コーン２０は、内外筒部材１１，１２の軸線を中心とした円筒状の部材であり、燃料噴霧ノズル１０先端の噴霧口１０Ａよりも燃焼室側で、かつ外筒部材１２の端面１２Ａとの間に隙間を有して設置されている。
図２、および図３（Ａ），（Ｂ）は、バーナ１における燃焼コーン２０の設置位置を説明する断面図である。
【００２９】
図２、３において、θは、燃料噴霧ノズル１０から噴霧される燃料の噴霧角であり、Ｆは、噴霧角θによって規定される噴霧された燃料（油粒子）の外周縁であり、Ａは、噴霧された燃料（油粒子）が燃焼コーン２０の内周面に衝突する場所、つまり噴霧燃料の外周縁Ｆと燃焼コーン２０の内周面とが交差する交差位置である。Ｌは、燃焼コーン２０の前記軸線に沿った長さ寸法であり、Ｄは、燃焼コーン２０の内径寸法である。また、ｄは、噴霧燃料の外周縁Ｆと燃焼コーン２０の内周面とが交差する交差位置Ａと、燃料噴霧ノズル１０先端の噴霧口１０Ａとの前記軸線に沿った距離であり、この距離ｄは、Ｄ／（２ｔａｎ（θ／２））となる。
なお、燃料噴霧ノズル１０の噴霧角θとしては、θ＝３０°〜９０°の範囲があり、常用される噴霧角θの範囲としては、θ＝６０°〜９０°である。
【００３０】
そして、本実施形態において、燃焼コーン２０は、噴霧燃料の外周縁Ｆが当該燃焼コーン２０の内周面から外れない範囲に設けられている。すなわち、燃料噴霧ノズル１０先端の噴霧口１０Ａから燃焼コーン２０の燃料噴霧ノズル１０側端縁までの前記軸線に沿った距離をｘとした場合に、距離ｘが次の式１で規定される範囲に設定されている。
Ｄ／（２ｔａｎ（θ／２））−Ｌ＜ｘ＜Ｄ／（２ｔａｎ（θ／２））  （式１）
ただし、ｘ＞０
なお、図２、３中のｙは、交差位置Ａから燃焼コーン２０の燃料噴霧ノズル１０側端縁までの前記軸線に沿った距離である。
【００３１】
さらに、本実施形態において、燃焼コーン２０の燃料噴霧ノズル１０側端縁は、交差位置Ａに対して、前記軸線に沿った燃焼コーン２０の長さ寸法Ｌの１／４だけ燃料噴霧ノズル１０側に設置されることが望ましい。すなわち、図３（Ａ）に示すように、距離ｙがＬ／４以上の値となる範囲であって、距離ｘが次の式２で規定される範囲である。
ｘ＜Ｄ／（２ｔａｎ（θ／２））−０．２５Ｌ    （式２）
また、燃焼コーン２０の燃料噴霧ノズル１０と反対側の端縁は、交差位置Ａに対して、前記軸線に沿った燃焼コーン２０の長さ寸法Ｌの１／４だけ燃料噴霧ノズル１０と反対側に設置されることが望ましい。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、距離ｙが３Ｌ／４以下の値となる範囲であって、距離ｘが次の式３で規定される範囲である。
Ｄ／（２ｔａｎ（θ／２））−０．７５Ｌ＜ｘ    （式３）
【００３２】
一方、本実施形態におけるバーナ１では、図４、５に示すように、複数の噴霧口１０Ａを有する燃料噴霧ノズル１０が採用できる。
図４（Ａ），（Ｂ）は、バーナ１を示す断面図、および正面図である。すなわち、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中のＸ２ーＸ２線で示す矢視図である。図５は、バーナ１における燃焼コーン２０の設置位置を説明する断面図である。
【００３３】
図４、５において、燃料噴霧ノズル１０の先端には、２つの噴霧口１０Ａが設けられており、これらの噴霧口１０Ａ同士の間隔は、ｄ２となっている。
そして、燃焼コーン２０は、噴霧燃料の外周縁Ｆが当該燃焼コーン２０の内周面から外れない範囲、すなわち、距離ｘが次の式４で規定される範囲に設定されている。
（Ｄーｄ２）／（２ｔａｎ（θ／２））−Ｌ＜ｘ
かつ  ｘ＜（Ｄ−ｄ２）／（２ｔａｎ（θ／２））    （式４）
ただし、ｘ＞０
【００３４】
さらに、２つの噴霧口１０Ａを有する場合において、燃焼コーン２０の燃料噴霧ノズル１０側端縁が、交差位置Ａに対して、前記軸線に沿った燃焼コーン２０の長さ寸法Ｌの１／４だけ燃料噴霧ノズル１０側に設置されることが望ましく、この際距離ｘは次の式５で規定される範囲となる。
ｘ＜（Ｄ−ｄ２）／（２ｔａｎ（θ／２））−０．２５Ｌ    （式５）
また、燃焼コーン２０の燃料噴霧ノズル１０と反対側の端縁が、交差位置Ａに対して、前記軸線に沿った燃焼コーン２０の長さ寸法Ｌの１／４だけ燃料噴霧ノズル１０と反対側に設置されることが望ましく、距離ｘは次の式６で規定される範囲となる。
（Ｄーｄ２）／（２ｔａｎ（θ／２））−０．７５Ｌ＜ｘ    （式６）
【００３５】
次に、以上のバーナ１を適用した種々のボイラについて、図６〜１０に基づいて説明する。
図６、７は、それぞれωフロー形式の貫流ボイラ１００の縦断面図、および横断面図である。図８は、反転燃焼形式の貫流ボイラ２００を示す縦断面図である。図９（Ａ），（Ｂ）は、反転燃焼形式の温水発生機３００を示す縦断面図、および横断面図である。図１０は、反転燃焼形式の試験炉４００を示す縦断面図である。
【００３６】
図６、７において、ωフロー形式の貫流ボイラ１００は、ボイラ本体である円筒状の缶体１０１を備えている。この缶体１０１の下部は、水室１０２および下部キャスタ１０３で密閉され、缶体１０１の上部は、蒸気通路１０４および上部キャスタ１０５で密閉されている。水室１０２には、図示しない給水装置から薬液注入装置等を介して蒸気発生用の水が給水される。水室１０２と蒸気通路１０４とは、複数の水管１０６により連通されており、水室１０２の水が水管１０６上部で蒸気となり、この蒸気が蒸気通路１０４から気水分離機に送られ、気水分離機において蒸気と分離された水は、再び水室１０２に戻されるようになっている。
【００３７】
複数の水管１０６は、図７に示すように、略同心円状に二重に配列されており、内側の水管列１０６Ａと外側の水管列１０６Ｂとが形成されている。内外の水管列１０６Ａ，１０６Ｂは、それぞれ水管１０６同士が連結部材１０６Ｃで連結されている。そして、内側の水管列１０６Ａと上下のキャスタ１０３，１０５に囲まれた空間が、燃焼室１０７となっている。また、内外の水管列１０６Ａ，１０６Ｂの間、および外側の水管列１０６Ｂと缶体１０１との間に、それぞれガス通路１０８，１０９が形成されている。燃焼室１０７と水管列１０６Ａ，１０６Ｂ間のガス通路１０８とは、内側の水管列１０６Ａにおける周方向の一部の連結部材１０６Ｃを省略して形成した第１排気口１１０を介して連通されている。水管列１０６Ａ，１０６Ｂ間のガス通路１０８と、外側の水管列１０６Ｂと缶体１０１との間のガス通路１０９とは、外側の水管列１０６Ｂにおける周方向の一部の連結部材１０６Ｃを省略して形成した第２排気口１１１を介して連通されている。この第２排気口１１１は、第１排気口１１０に対して、燃焼室１０７を挟んだ反対側に設けられている。そして、外側の水管列１０６Ｂと缶体１０１との間のガス通路１０９は、缶体１０１の側面に設けられた煙道１１２の内部と連通されている。
【００３８】
以上のような貫流ボイラ１００において、バーナ１は、燃焼室１０７の一方側（図６中の上側）に、前記燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａを下方に向けて取り付けられている。すなわち、上部キャスタ１０５の略中央に穿設されたバーナ装着孔１０５Ａに外部側から挿入されている。このバーナ１の前記軸線は、燃焼室１０７の一方側から他方側（図６中の下側）に向かう軸線、および水管１０６と平行になっている。そして、バーナ１からの火炎は、燃焼室１０７の一方側から他方側に延び、燃焼後の燃焼ガス（排気ガス）は、図中矢印で示すように、燃焼室１０７側方の第１排気口１１０からガス通路１０８に流入する。ガス通路１０８に流入した燃焼ガスは、ガス通路１０８内で水管１０６内の水と熱交換を行って冷却されながら、第２排気口１１１からガス通路１０９を通って煙道１１２に排気される。これにより水管１０６内の水が熱せされて、蒸気として蒸気通路１０４から気水分離機に送られるようになっている。
【００３９】
次に、図８において、反転燃焼形式の貫流ボイラ２００は、前記貫流ボイラ１００と略同様な缶体２０１、水室２０２、複数の水管２０６等を備えて構成されている。貫流ボイラ２００の燃焼室２０７は、当該燃焼室２０７の一方側（図８中の上側）に設けられた排気口２１０を介して、水管２０６同士の間に設けられたガス通路２０８に連通されている。ガス通路２０８は、燃焼室２０７の一方側から他方側（図８中の下側）に向かう軸線に沿って延び、燃焼室２０７の他方側において煙道２１２に連通されている。
【００４０】
以上のような貫流ボイラ２００において、バーナ１は、燃焼室２０７の一方側に、前記燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａを下方に向けて取り付けられている。そして、バーナ１からの火炎は、燃焼室２０７の一方側から他方側に延び、燃焼後の燃焼ガス（排気ガス）は、図中矢印で示すように反転し、燃焼室２０７の一方側に戻って排気口２１０からガス通路２０８に流入する。ガス通路２０８に流入した燃焼ガスは、ガス通路２０８内で水管２０６内の水と熱交換を行って冷却されながら、煙道２１２に排気される。これにより水管２０６内の水が熱せされて、蒸気として気水分離機に送られるようになっている。
【００４１】
次に、図９において、反転燃焼形式の温水発生機３００は、缶体３０１と、この缶体３０１内部に設けられた燃焼室３０７と、燃焼室３０７の上下を挟んで設けられた水室３０２と、上下の水室３０２を接続する複数の水管３０６を備えている。そして、温水発生機３００は、水室３０２の上側に、水室３０２の水が熱せられて発生する蒸気の熱によって冷水を温めるためのパイプ３１４を備え、このパイプ３１４に接続された熱交換器３１５を介して、温水が供給できるようになっている。
【００４２】
燃焼室３０７に隣接する位置には、燃焼室３０７とガス通路３０８を仕切る火堰３１３が設けられており、この火堰３１３の端部と缶体３０１との隙間部分には、燃焼室３０７とガス通路３０８とを連通させる排気口３１０が形成されている。これらの排気口３１０は、燃焼室３０７の一方側（図９中の左側）に設けられている。そして、ガス通路３０８は、燃焼室３０７の一方側から他方側（図９中の右側）に向かって、缶体３０１および火堰３１３に沿って延び、燃焼室３０７の他方側において煙道３１２に連通されている。
【００４３】
以上のような温水発生機３００において、バーナ１は、燃焼室３０７の一方側に、前記燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａを燃焼室３０７の他方側に向けて取り付けられている。そして、バーナ１からの火炎は、燃焼室３０７の一方側から他方側に延び、燃焼後の燃焼ガス（排気ガス）は、図中矢印で示すように火堰３１３に沿って反転し、燃焼室３０７の一方側に戻って排気口３１０からガス通路３０８に流入する。ガス通路３０８に流入した燃焼ガスは、ガス通路３０８内で水管３０６内の水、および火堰３１３内の水と熱交換を行って冷却されながら、煙道３１２に排気される。
【００４４】
次に、図１０において、反転燃焼形式の試験炉４００は、バーナ１の燃焼試験を実施するためのもので、円筒状の缶体４０１と、この缶体４０１の内周面に沿って形成された水室４０２と、この水室４０２の内側に設けられた燃焼室４０７とを備えている。試験炉４００の燃焼室４０７は、当該燃焼室４０７の一方側（図１０中の右側）に設けられた排気口４１０を介して、水室４０２に沿って設けられたガス通路（煙管）４０８に連通されている。また、燃焼室４０７の他方側（図１０中の左側）は、当該燃焼室４０７の大きさを任意に設定可能な可動壁４０３で塞がれている。ガス通路４０８は、燃焼室４０７の一方側から他方側に向かう軸線に沿って延び、燃焼室４０７の他方側において煙道４１２に連通されている。水室４０２中の水は、互いに缶体４０１の異なる位置に設けられた冷却水供給口４０２Ａおよび温水排出口４０２Ｂによって、供給および排出されるようになっている。
【００４５】
以上のような試験炉４００において、バーナ１は、燃焼室４０７の一方側に、前記燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａを燃焼室４０７の他方側に向けて取り付けられている。そして、バーナ１からの火炎は、燃焼室４０７の一方側から他方側に延び、燃焼後の燃焼ガス（排気ガス）は、図中矢印で示すように反転し、燃焼室４０７の一方側に戻って排気口４１０からガス通路４０８に流入する。ガス通路４０８に流入した燃焼ガスは、ガス通路４０８内で水室４０２内の水と熱交換を行って冷却されながら、煙道４１２に排気される。これにより水室４０２内の水が熱せされて、温水排出口４０２Ｂから排出されるようになっている。
【００４６】
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）主空気噴流口１４を有する空気ノズル１３を複数設けたことで、分割火炎燃焼、排ガス再循環燃焼の効果が得られ、ＮＯｘが確実に減少する。また、燃焼コーン２０を、その内周面に噴霧燃料の外周縁Ｆが交差する位置に設置したことで、火炎形状や燃焼排ガスの流れ等が安定化されるため、ボイラの燃焼形式の違いによる影響を受けず、燃焼性を良好にすることができる。従って、低ＮＯｘ化とともに、良好な燃焼性による低ＣＯ化、および低煤塵化を達成することができる。
【００４７】
（２）また、燃焼コーン２０の内周面に噴霧燃料の外周縁Ｆが交差する位置を、燃焼コーン２０の長さ方向の中央寄りに設定することで、さらに燃焼性を向上させることができる。
【００４８】
（３）燃焼コーン２０を取り付けた状態のバーナ１を、燃焼室１０７，２０７，３０７，４０７の一方側から挿入して装着することができるので、バーナ１の装着または取り外し作業を容易に実施することができる。
【００４９】
（４）内筒部材１１の小穴１６と主空気噴流口１４との総開口面積Ｓ１，Ｓ２による比を０．３以下にし、内筒部材１１の先端側に設けられる副空気噴流口１５から噴流する燃焼空気の量を確実に抑えることにより、外筒部材１２の中央側の空気比が外側の空気比よりも小さくなって２段燃焼効果が得られ、副空気噴流口１５からより離れた位置で保炎するようになる。これにより、２段燃焼効果が得られ、ＮＯｘの発生をさらに減少させることができる。
【００５０】
〔第２実施形態〕
図１１には、本発明の第２実施形態として、空気ノズル１３の変形例が示されている。
図１１に示すバーナ１において、外筒部材１２の端面１２Ａには、複数（本実施形態では８本）の円筒状の空気ノズル１３が等間隔で設けられている。
これらの空気ノズル１３の本数は、本実施形態では８本とされているが、好ましくは３〜１０本、より好ましくは３〜８本である。
【００５１】
また、本実施形態における燃焼コーン２０は、内外筒部材１１，１２の軸線（図１１（Ａ）中の一点鎖線）に沿った方向に関し、前述の第１実施形態と比較して、外筒部材１２に近い位置に、空気ノズル１３を周方向に沿って覆って設けられている。ただし、燃焼コーン２０の設置位置は、前述の第１実施形態で説明した範囲（式４〜６で規定されるｘの範囲）となっている。
【００５２】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（５）空気ノズル１３の数を多くすることで、より一層分割火炎燃焼の効果が得られ、ＮＯｘがさらに確実に減少する。
【００５３】
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、外筒部材１２の空気ノズル１３の形状は、上記に限らず、中空の三角柱状、四角柱状、あるいは、断面楕円形などの柱状であってもよく、その形状は任意である。
また、内筒部材１１や外筒部材１２の形状も任意であり、前記実施形態に限定されるものではない。
【００５４】
前述した内筒部材１１には小穴１６が穿設されていたが、小穴１６の穿設位置等は任意であり、その実施にあたって適宜に決められてよい。
さらに、そのような小穴１６を設けず、内筒部材１１内に燃焼空気が流入しないように構成した場合でも、本発明に含まれる。
【００５５】
また、本発明のバーナは、ωフロー形式のボイラや反転燃焼形式のボイラ、温水発生機等に適用することに限られない。すなわち、本発明のバーナを、他の燃焼形式（例えば、順流燃焼形式等）のボイラに適用した場合でも、本発明に含まれる。
【００５６】
【実施例】
〔第１〜第４実施例〕
第１〜第４実施例として、前記第１実施形態に基づいたバーナ１を製作した。そして、このバーナ１をωフロー形式の前記貫流ボイラ１００に適用した。
【００５７】
第１実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１６５．２ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが１個、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１６６ｍｍ、長さ寸法Ｌが８５ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例１−１〜実施例１−３の３通りを実施した。
実施例１−１：距離ｘ＝６９ｍｍ（前記式１の範囲内である）
実施例１−２：距離ｘ＝９９ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
実施例１−３：距離ｘ＝１３４ｍｍ（前記式１の範囲内である）
【００５８】
第２実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１６５．２ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが１個、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１６６ｍｍ、長さ寸法Ｌが５０ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例２−１〜実施例２−３の３通りを実施した。
実施例２−１：距離ｘ＝１０４ｍｍ（前記式１の範囲内である）
実施例２−２：距離ｘ＝１２０ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
実施例２−３：距離ｘ＝１３３ｍｍ（前記式１の範囲内である）
【００５９】
第３実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１９０．７ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが１個、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１９０ｍｍ、長さ寸法Ｌが１１０ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例３−１、実施例３−２の２通りを実施した。
実施例３−１：距離ｘ＝８３ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
実施例３−２：距離ｘ＝１０３ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
【００６０】
第４実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１３９．８ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが１個、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１４０ｍｍ、長さ寸法Ｌが７５ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例４−１〜実施例４−３の３通りを実施した。
実施例４−１：距離ｘ＝６３ｍｍ（前記式１の範囲内である）
実施例４−２：距離ｘ＝８３ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
実施例４−３：距離ｘ＝１０３ｍｍ（前記式１の範囲内である）
【００６１】
〔第５実施例〕
第５実施例として、前記第２実施形態に基づいたバーナ１を製作した。そして、このバーナ１を前記第１〜第４実施例と同様のωフロー形式の貫流ボイラ１００に適用した。
第５実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１９８ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが２個、噴霧口１０Ａ同士の間隔寸法ｄ２が２０ｍｍ、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１９８ｍｍ、長さ寸法Ｌが１００ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例５−１〜実施例５−３の３通りを実施した。
実施例５−１：距離ｘ＝８２ｍｍ（前記式５および式６の範囲内である）
実施例５−２：距離ｘ＝１１２ｍｍ（前記式５および式６の範囲内である）
実施例５−３：距離ｘ＝１３２ｍｍ（前記式４の範囲内である）
【００６２】
〔第６、第７実施例〕
第６、第７実施例として、前記第１実施形態に基づいたバーナ１を製作した。そして、このバーナ１を反転燃焼形式の前記試験炉４００に適用した。
【００６３】
第６実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１６５．２ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが１個、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１６６ｍｍ、長さ寸法Ｌが８５ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例６−１、実施例６−２の２通りを実施した。
実施例６−１：距離ｘ＝６０ｍｍ（前記式１の範囲内である）
実施例６−２：距離ｘ＝１００ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
【００６４】
第７実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１６５．２ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが１個、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１６６ｍｍ、長さ寸法Ｌが１２０ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例７−１〜実施例７−２の２通りを実施した。
実施例７−１：距離ｘ＝６０ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
実施例７−２：距離ｘ＝１００ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
【００６５】
〔第８実施例〕
第８実施例として、前記第１実施形態に基づいたバーナ１を製作した。そして、このバーナ１を反転燃焼形式の前記温水発生機３００に適用した。温水発生機３００の容積負荷としては、８２万Ｋｃａｌ／ｍ３・ｈｒ（定格時）である。
第８実施例のバーナ１は、外筒部材１２の外径寸法が１６５．２ｍｍ、燃料噴霧ノズル１０の噴霧口１０Ａが１個、噴霧角θが６０°である。
そして、バーナ１の燃焼コーン２０は、内径寸法Ｄが１６６ｍｍ、長さ寸法Ｌが８５ｍｍである。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の実施例８−１〜実施例８−３の３通りを実施した。
実施例８−１：距離ｘ＝６０ｍｍ（前記式１の範囲内である）
実施例８−２：距離ｘ＝１００ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
実施例８−３：距離ｘ＝１２０ｍｍ（前記式２および式３の範囲内である）
【００６６】
〔第１比較例〕
第１比較例として、第１実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第１実施例と同一のωフロー形式の貫流ボイラ１００に適用した。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の比較例１−１を実施した。さらに、バーナ１から燃焼コーン２０を取り外した比較例１−２を実施した。
比較例１−１：距離ｘ＝１６４ｍｍ（前記式１の上限値を超える）
比較例１−２：燃焼コーン２０無し
【００６７】
〔第２比較例〕
第２比較例として、第２実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第２実施例と同一のωフロー形式の貫流ボイラ１００に適用した。また、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の比較例２−１を実施した。さらに、バーナ１から燃焼コーン２０を取り外した比較例２−２を実施した。
比較例２−１：距離ｘ＝６９ｍｍ（前記式１の範囲の下限値に満たない）
比較例２−２：燃焼コーン２０無し
【００６８】
〔第３比較例〕
第３比較例として、第３実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第３実施例と同一のωフロー形式の貫流ボイラ１００に適用した。そして、バーナ１から燃焼コーン２０を取り外した比較例３を実施した。
比較例３：燃焼コーン２０無し
【００６９】
〔第４比較例〕
第４比較例として、第４実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第４実施例と同一のωフロー形式の貫流ボイラ１００に適用した。そして、バーナ１から燃焼コーン２０を取り外した比較例４を実施した。
比較例４：燃焼コーン２０無し
【００７０】
〔第５比較例〕
第５比較例として、第５実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第５実施例と同一のωフロー形式の貫流ボイラ１００に適用した。そして、バーナ１から燃焼コーン２０を取り外した比較例５を実施した。
比較例５：燃焼コーン２０無し
【００７１】
〔第６比較例〕
第６比較例として、第６実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第６実施例と同一の反転燃焼形式の試験炉４００に適用した。そして、バーナ１から燃焼コーン２０を取り外した比較例６を実施した。
比較例６：燃焼コーン２０無し
【００７２】
〔第７比較例〕
第７比較例として、第７実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第７実施例と同一の反転燃焼形式の試験炉４００に適用した。そして、バーナ１から燃焼コーン２０を取り外した比較例７を実施した。
比較例７：燃焼コーン２０無し
【００７３】
〔第８比較例〕
第８比較例として、第８実施例と同一のバーナ１を用いて、このバーナ１を第８実施例と同一の反転燃焼形式の温水発生機３００に適用した。そして、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘについて、次の比較例８を実施した。
比較例８：距離ｘ＝３０ｍｍ（前記式１の範囲の下限値に満たない）
【００７４】
以上の第１〜第８実施例、および第１〜第８比較例について、空気比を数段階に変えた時の燃焼試験を行い、ＮＯｘ排出値を測定し、比較した。また、ＮＯｘ排出値の他、ＣＯ排出値の測定、および煙濃度の判定も併せて行った。図１２〜１９に試験結果をグラフで示す。また、図２０（Ａ），（Ｂ）に比較例における燃焼コーンの設置位置を説明する断面図を示す。
なお、使用燃料は灯油である。表１に使用灯油の性状を記した。ＮＯｘ排出値およびＣＯ排出値の測定には、通常一般に用いられているＮＯｘメータおよびＣＯメータを使用した。煙濃度の判定には、白色ろ紙に排ガスを通したときの着色度を見るバッカラッカ指数を用いた。燃焼量および燃焼室熱負荷率（炉負荷）の条件は各図に示す通りである。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
図１２には、第１実施例、および第１比較例の測定結果が示されている。
図１２により、燃焼コーン２０を有したバーナ１の方が燃焼コーン２０の無い比較例１−２のバーナ１よりも、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。
これから、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、燃焼性が良好になることが認められた。
また、燃焼コーン２０を有したバーナ１のうち、比較例１−１では、第１実施例と比較して、ＣＯ排出値および煙濃度が高く、燃焼性改良の程度が少ないことがわかる。これは、比較例１−１において、燃焼コーン２０の設置位置が、図２０（Ｂ）に示すように、噴霧燃料の外周縁Ｆよりも、燃料噴霧ノズル１０側に寄っていることで、未燃焼燃料が燃焼コーン２０の側方に逃げ、排気口から排出されたためと考えられる。
さらに、燃焼コーン２０を有したバーナ１のうち、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式２および式３の範囲内にある実施例１−２では、燃焼性が一層改良されるとともに、他の実施例と比べてもＮＯｘ排出値が低いことがわかる。
【００７７】
図１３には、第２実施例、および第２比較例の測定結果が示されている。
図１３により、燃焼コーン２０を有したバーナ１の方が燃焼コーン２０の無い比較例２−２のバーナ１よりも、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。
これから、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、燃焼性が良好になることが認められた。
また、燃焼コーン２０を有したバーナ１のうち、比較例２−１では、第２実施例と比較して、ＣＯ排出値および煙濃度が高く、燃焼性改良の程度が少ないことがわかる。これは、比較例２−１において、燃焼コーン２０の設置位置が、図２０（Ａ）に示すように、噴霧燃料の外周縁Ｆよりも、燃料噴霧ノズル１０の反対側に寄っていることで、未燃焼燃料が燃焼コーン２０の側方に逃げ、排気口から排出されたためと考えられる。
さらに、燃焼コーン２０を有したバーナ１のうち、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式２および式３の範囲内にある実施例２−２では、燃焼性が一層改良されるとともに、他の実施例と比べてもＮＯｘ排出値が低いことがわかる。
【００７８】
図１４には、第３実施例、および第３比較例の測定結果が示されている。
図１４により、燃焼コーン２０を有したバーナ１の方が燃焼コーン２０の無い比較例３のバーナ１よりも、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。これから、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、燃焼性が良好になることが認められた。
また、第３実施例では実施例３−１、実施例３−２ともに、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式２および式３の範囲内にあるが、噴霧燃料の外周縁Ｆが燃焼コーン２０の中央近傍に交差する実施例３−２において、燃焼性が一層改良されるとともに、ＮＯｘ排出値が低いことがわかる。
【００７９】
図１５には、第４実施例、および第４比較例の測定結果が示されている。
図１５により、燃焼コーン２０を有したバーナ１の方が燃焼コーン２０の無い比較例４のバーナ１よりも、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。これから、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、燃焼性が良好になることが認められた。
さらに、燃焼コーン２０を有したバーナ１のうち、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式２および式３の範囲内にある実施例４−２では、燃焼性が一層改良されるとともに、他の実施例と比べてもＮＯｘ排出値が低いことがわかる。
【００８０】
図１６には、第５実施例、および第５比較例の測定結果が示されている。
図１６により、燃焼コーン２０を有したバーナ１の方が燃焼コーン２０の無い比較例５のバーナ１よりも、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。これから、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、燃焼性が良好になることが認められた。
さらに、燃焼コーン２０を有したバーナ１のうち、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式５および式６の範囲内にある実施例５−１、実施例５−２では、燃焼性が一層改良されるとともに、他の実施例と比べてもＮＯｘ排出値が低いことがわかる。
【００８１】
図１７には、第６実施例、および第６比較例の測定結果が示されている。
図１７により、燃焼コーン２０を有したバーナ１の方が燃焼コーン２０の無い比較例６のバーナ１よりも、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。これから、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、燃焼性が良好になることが認められた。
さらに、燃焼コーン２０を有したバーナ１のうち、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式２および式３の範囲内にある実施例６−２では、燃焼性が一層改良されることがわかる。
【００８２】
図１８には、第７実施例、および第７比較例の測定結果が示されている。
図１８により、燃焼コーン２０を有したバーナ１の方が燃焼コーン２０の無い比較例７のバーナ１よりも、ＮＯｘ排出値が増加するものの、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。これから、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、燃焼性が良好になることが認められた。
【００８３】
図１９には、第８実施例、および第８比較例の測定結果が示されている。
図１９により、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式１の範囲内にある実施例の方が、距離ｘが前記式１の範囲から外れた比較例８よりも、ＮＯｘ排出値、ＣＯ排出値および煙濃度が低いことがわかる。
さらに、燃焼コーン２０の設置位置を規定する距離ｘが前記式２および式３の範囲内にある実施例８−２、実施例８−３では、燃焼性が一層改良されるとともに、ＮＯｘ排出値が低いことがわかる。
【００８４】
従って、燃焼コーン２０を有したバーナ１において、ＣＯ排出値および煙濃度が低くなり、燃焼性が良好になることを確認できた。また、燃焼コーン２０を有したバーナ１の中でも、噴霧燃料の外周縁Ｆが燃焼コーン２０の中央近傍に交差するものの方が、燃焼性が一層改良されることが確認できた。これにより、本発明の優位性が認められた。
【００８５】
【発明の効果】
本発明のバーナによれば、ボイラの燃焼形式の違いに影響されずに、良好な燃焼性を確保して、ＮＯｘ、ＣＯ、煤塵の発生を効果的に抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るバーナを示す断面図、および正面図である。
【図２】前記バーナにおける燃焼コーンの設置位置を説明する断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、前記バーナにおける燃焼コーンの設置位置を説明する断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、前記バーナにおける燃料噴霧ノズルの変形例を説明する断面図、および正面図である。
【図５】前記バーナにおける燃焼コーンの設置位置を説明する断面図である。
【図６】前記バーナを適用した貫流ボイラの縦断面図である。
【図７】前記貫流ボイラの横断面図である。
【図８】前記バーナを適用した図６、７と異なる貫流ボイラの縦断面図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は、前記バーナを適用した温水発生機の縦断面図、および横断面図である。
【図１０】前記バーナを適用した試験炉の縦断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るバーナを示す断面図、および正面図である。
【図１２】本発明の第１実施例、および第１比較例の試験結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２実施例、および第２比較例の試験結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の第３実施例、および第３比較例の試験結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の第４実施例、および第４比較例の試験結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の第５実施例、および第５比較例の試験結果を示すグラフである。
【図１７】本発明の第６実施例、および第６比較例の試験結果を示すグラフである。
【図１８】本発明の第７実施例、および第７比較例の試験結果を示すグラフである。
【図１９】本発明の第８実施例、および第８比較例の試験結果を示すグラフである。
【図２０】本発明の比較例における燃焼コーンの設置位置を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  バーナ
１０  燃料噴霧ノズル
１０Ａ  噴霧口
１１  内筒部材
１２  外筒部材
１３  空気ノズル
１４  主空気噴流口
１６  小穴
２０  燃焼コーン（環状部材）
２１，９６  副空気噴流口
３０  環状部材である燃焼コーン
１００，２００  貫流ボイラ
１０１，２０１，３０１，４０１  缶体
１０６，２０６，３０６  水管
１０６Ａ，１０６Ｂ  水管列
１０７，２０７，３０７，４０７  燃焼室
１０８，２０８，３０８，４０８  ガス通路
１１０  第１排気口
１１１  第２排気口
１２１，２１２，３１２，４１２  煙道
３００  温水発生機
２１０，３１０，４１０  排気口
４００  試験炉
Ｆ  噴霧燃料の外周縁
θ  噴霧角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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